Edificio

La modellazione dell’impianto idrotermico in oggetto è stata sviluppata in due fasi distinte: in una prima fase si è proceduto con la realizzazione del modello in TRNSYS delle Tese 108 e 109, a partire dalle caratteristiche geometriche e termiche dei componenti strutturali. Successivamente, a partire dal fabbisogno energetico ottenuto come output dalla prima fase, si è costruito il modello vero e proprio dell’impianto per poterne valutare le prestazioni.

In questo paragrafo si vuole approfondire più dettagliatamente la prima fase di modellazione; a tal scopo vengono riportati a pagina seguente due grafici che riassumono il fabbisogno necessario al riscaldamento ed al raffrescamento degli ambienti. Il software utilizzato ha consentito di calcolare ora per ora, per la durata di un anno, l’energia necessaria a far fronte alle perdite di trasmissione, durante il periodo invernale, e ad abbattere il carico termico, durante il periodo estivo, allo scopo di mantenere negli ambienti le condizioni di progetto volute. Le condizioni termoigrometriche che si vogliono garantire all’interno degli ambienti, punto di partenza per il calcolo del fabbisogno, sono state definite in base alla destinazione d’uso dei due padiglioni analizzati ed in particolare considerando che gli stessi siano adibiti ad uso uffici.

Ulteriore considerazione, fondamentale nella valutazione dei carichi termici, è quella legata alla presenza di apporti gratuiti interni dovuti all’occupazione da parte del personale operativo, alla presenza di apparecchiature elettroniche e al funzionamento dell’impianto di illuminazione. Tali apporti, seppur nel loro piccolo, rappresentano delle fonti di calore che nel caso invernale rappresentano un beneficio, in quanto sopperiscono a parte delle dispersioni, mentre nel caso estivo contribuiscono ad aumentare ulteriormente il carico termico da smaltire.

Si riportano nella tabella 6-1 i valori assunti per il calcolo degli apporti gratuiti, estratti dalla Norma UNI ISO 7730.

Tipologia Potenza

Calore sensibile per persona 65 W

Calore latente per persona 55 W

Apparecchiature elettroniche 230 W

Illuminazione 5 W/m2

Tabella 6-1: Apporti gratuiti

Considerando la presenza media di 60 persone con rispettive 60 postazioni di lavoro, una superficie illuminata di circa 1.400 m2, la potenza sensibile generata è stimata in 24,7 kW, mentre la potenza latente prodotta risulta di 3,3 kW. Nel calcolo energetico, gli apporti gratuiti interni vengono considerati solo durante le ore lavorative.

6.2.1 Fabbisogno energetico per riscaldamento e raffrescamento

Condizioni di utilizzo: Lun-Ven

dalle ore 00:00 alle ore 07:00 16 °C U.R. non controllata dalle ore 07:00 alle ore 19:00 20 °C 50% U.R.

dalle ore 19:00 alle ore 00:00 20 °C U.R. non controllata Sab-Dom

dalle ore 00:00 alle ore 00:00 16 °C U.R. non controllata

0,00! 10,00! 20,00! 30,00! 40,00! 50,00! 60,00! 70,00! 80,00! 90,00! 100,00! 110,00! 120,00! 130,00! 140,00!

1-gen! 1-feb! 1-mar! 1-apr! 1-mag! 1-giu! 1-lug! 1-ago! 1-set! 1-ott! 1-nov! 1-dic!

En er gi a [k Wh ]!

Figura 6-3: Fabbisogno energetico invernale

Il grafico 6.3 riporta l’andamento annuale del fabbisogno energetico invernale, inteso come energia necessaria per far fronte alla potenza termica perduta per trasmissione attraverso le strutture opache e finestrate dell’involucro edilizio. Come è possibile notare l’energia massima richiesta si attesta intono ai 135 kWh: la massima richiesta coincide con il periodo più freddo dell’anno (nei mesi di gennaio-febbraio) e, in particolare, nell’anno tipo considerato, viene registrata il 15 gennaio.

A fronte del periodo di riscaldamento, individuato dal D.P.R. 412/93 in 15 ottobre - 15 aprile per la zona in oggetto (zona E), si rileva la necessità di apportare calore all’edifico anche durante alcuni giorni di maggio e di inizio di ottobre.

Stagione estiva Condizioni di utilizzo:

Lun-Ven

dalle ore 00:00 alle ore 07:00 temperatura interna e U.R. non controllate dalle ore 07:00 alle ore 19:00 26 °C 50% U.R.

dalle ore 19:00 alle ore 00:00 temperatura interna e U.R. non controllate Sab-Dom

dalle ore 00:00 alle ore 00:00 temperatura interna e U.R. non controllate

0,00! 10,00! 20,00! 30,00! 40,00! 50,00! 60,00! 70,00! 80,00! 90,00! 100,00! 110,00! 120,00! 130,00! 140,00!

1-gen! 1-feb! 1-mar! 1-apr! 1-mag! 1-giu! 1-lug! 1-ago! 1-set! 1-ott! 1-nov! 1-dic!

En er gi a [k Wh ]!

Figura 6-4: Fabbisogno energetico estivo

Il grafico 6.4 permette di verificare l’entità del fabbisogno energetico estivo dell’edificio: consente di capire quale sia l’energia che è necessario fornire per mantenere l’ambiente interno raffrescato e fronteggiare i carichi gratuiti interni, i carichi gratuiti solari e l’ingresso di calore attraverso le pareti e le vetrate. Come è possibile notare l’energia massima richiesta si attesta intono ai 100 kWh e la massima richiesta avviene durante il mese di luglio.

Si rileva come il fabbisogno di energia per il raffrescamento si attesti in un intervallo temporale pressoché coincidente con quello individuato dal D.P.R. 412/93 per la zona E: 16 aprile - 14 ottobre.

6.2.2 Fabbisogno energetico per ventilazione

Come già anticipato nel capitolo precedente in cui si descrivono nel dettaglio tipologie e specifiche tecniche degli impianti a servizio delle tese, l’impianto prevede anche una sezione di ventilazione meccanica dell’ambiente che garantisce il continuo ricambio d’aria e permette il costante controllo dell’umidità interna degli ambienti. L’impianto, costituito da una serie di unità trattamento aria (dotate di sezioni di umidificazione e deumidificazione), interfacciandosi con il sistema di termoregolazione dell’edificio regola il livello di umidità del flusso d’aria di rinnovo così da mantenere all’incirca costante e al livello desiderato l’umidità interna. L’aria di mandata avrà dunque condizioni neutre dal punto di vista della temperatura (circa 20 °C in inverno e 26 °C in estate), ed un livello di umidità tale da garantire U.R. interna circa 50%.

Nel grafico seguente si riporta l’energia richiesta per portare l’aria esterna alle condizioni ottimali di immissione in ambiente. 0,00! 10,00! 20,00! 30,00! 40,00! 50,00! 60,00! 70,00! 80,00! 90,00! 100,00! 110,00! 120,00! 130,00! 140,00!

1-gen! 1-feb! 1-mar! 1-apr! 1-mag! 1-giu! 1-lug! 1-ago! 1-set! 1-ott! 1-nov! 1-dic!

En er gi a [k Wh ]!

Figura 6-5: Fabbisogno energetico per ventilazione

L’impianto di ventilazione funziona solamente negli orari lavorativi, durante i quali vi è la necessità di un continuo ricambio d’aria e del controllo dell’umidità, così da garantire le minime condizioni accettabili di comfort agli utenti.

6.2.3 Temperatura ambiente interno

Si riporta infine l’andamento della temperatura mantenuta all’interno dell’edificio grazie all’intervento dell’impianto. 15,00! 16,00! 17,00! 18,00! 19,00! 20,00! 21,00! 22,00! 23,00! 24,00! 25,00! 26,00! 27,00! 28,00! 29,00! 30,00!

1-gen! 1-feb! 1-mar! 1-apr! 1-mag! 1-giu! 1-lug! 1-ago! 1-set! 1-ott! 1-nov! 1-dic!

T emp er atu ra [° C ]!

Figura 6-6: Temperatura interna Tese

Come è possibile notare, durante la stagione invernale, la temperatura non scende mai al di sotto dei 16 °C, nelle ore di non occupazione dell’edificio, e mai al di sotto dei 20 °C durante le ore lavorative. Allo stesso modo, durante la stagione estiva, la temperatura interna alle Tese non sale mai al di sopra dei 26 °C durante le ore lavorative, mentre durante le ore di non occupazione l’impianto si attiva solo nel caso in cui la temperatura salga al di sopra dei 35 °C, che come risulta evidente a colpo d’occhio non avviene mai durante l’anno tipo.

6.2.4 Riepilogo edificio

La simulazione dell’edificio ha consentito di ricavare i dati riepilogativi riportati in tabella:

Energia [kWh] INVERNO ESTATE

Trasmissione 134.724 66.423

Ventilazione 53.420 43.673

TOTALE 188.144 110.096

Tabella 6-2: Riepilogo fabbisogno energetico edificio

La tabella 6-2 mette in evidenza come il fabbisogno energetico invernale sia superiore rispetto a quello estivo, sia per quel che riguarda l’energia scambiata per trasmissione, sia per quanto riguarda quella necessaria alla ventilazione. Si precisa che i fabbisogni riportati in tabella comprendono già l’energia termica derivante dagli apporti gratuiti interni.